هوش مصنوعی مسیر ساخت باتری‌های سدیم-فلزی ارزان‌تر را هموار کرد

به گزارش شبکه اطلاع‌رسانی طلا و ارز، تیمی از پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) با ترکیب یادگیری ماشین و آزمایش‌های آزمایشگاهی، به روشی تازه برای طراحی الکترولیت‌های پایدار در باتری‌های سدیم-فلزی دست یافته‌اند. الکترولیت ماده‌ای است که یون‌ها را میان دو قطب باتری جابه‌جا می‌کند؛ پایداری آن مستقیماً بر طول عمر و ایمنی باتری اثر می‌گذارد. این دستاورد در شرایطی اعلام شده که صنعت باتری برای کاهش وابستگی به لیتیوم، ماده‌ای کمیاب و گران، به شدت نیازمند جایگزین است.

چرا سدیم به‌جای لیتیوم؟

سدیم بیش از ۵۰۰ برابر فراوان‌تر از لیتیوم در پوسته زمین است و استخراج آن ارزان‌تر تمام می‌شود. همین موضوع باتری‌های سدیم-فلزی را به گزینه‌ای جذاب برای کاهش هزینه ساخت خودروهای برقی و سامانه‌های ذخیره انرژی تبدیل کرده است. اما تاکنون بی‌ثباتی الکترولیت‌ها، که باعث افت سریع ظرفیت و کاهش عمر باتری می‌شد، مانع تجاری‌سازی گسترده این فناوری بود.

پژوهشگران با آموزش مدل‌های یادگیری ماشین بر پایه داده‌های آزمایشگاهی، ترکیب‌های مختلف حلال و نمک را برای پیش‌بینی پایداری الکترولیت غربال کردند. این روش زمان لازم برای شناسایی ترکیب‌های مناسب را به‌طور محسوس کاهش داد؛ فرایندی که به‌صورت سنتی و آزمون‌وخطا ماه‌ها یا حتی سال‌ها طول می‌کشید. تیم تحقیقاتی سپس نتایج پیش‌بینی‌شده را در آزمایش‌های واقعی محک زدند و الکترولیت‌هایی با ثبات بیش‌تر در برابر واکنش‌های ناخواسته با الکترود سدیمی یافتند.

اثر بر بازار و مصرف‌کننده

کاهش هزینه ساخت باتری در بلندمدت می‌تواند بر قیمت تمام‌شده خودروهای برقی و سامانه‌های ذخیره انرژی خانگی اثر بگذارد. کارشناسان این حوزه تأکید می‌کنند مسیر از آزمایشگاه تا خط تولید انبوه معمولاً چند سال زمان می‌برد؛ بنابراین این فناوری هنوز به مرحله عرضه تجاری نرسیده است. با این حال، کاهش وابستگی صنعت باتری به لیتیوم می‌تواند نوسان قیمت این فلز را بر بازار خودرو و الکترونیک کم‌اثرتر کند.

چند شرکت بزرگ صنعت باتری، از جمله شرکت‌های چینی فعال در این حوزه، پیش‌تر نمونه‌های اولیه باتری‌های سدیمی را وارد بازار کرده‌اند، اما ظرفیت انرژی و طول عمر آن‌ها هنوز به سطح باتری‌های لیتیوم-یونی نرسیده است. دستاورد پژوهشگران ام‌آی‌تی می‌تواند یکی از موانع اصلی این فاصله، یعنی ناپایداری الکترولیت را برطرف کند. این پژوهش در یک نشریه علمی معتبر منتشر شده و اکنون در دسترس سایر تیم‌های تحقیقاتی برای بازتولید و توسعه بیش‌تر قرار دارد.